重力機械對光纜產品研發與生產的影響

孫陽

【摘 要】隨著社會的發展，各種基礎建設項目也在快速發展著，比如說一些市政、管道的工程。這些工程雖然能給城市的發展帶來好處，但也給直埋的電纜帶來了一定的威脅，特別是對公路建設方面。本文從重力機械性能的定義出發，講述了重力機械性能對光纜產品研發的影響測試，比如說：拉伸、壓扁、反復彎曲、扭轉等外力作用方式的影響。之后闡述了進行這些測試原理，即光纖衰減、光纖應變、光纜應變、光纖色散等。從多個角度全面、深入的介紹了重力機械對光纜產品研發與生產的影響。

【關鍵詞】重力機械；光纜產品；研發；生產

電力通信的快速發展，使得越來越多的光纜產品被應用在電力線路中。目前，國內較為常用的是全介質自承式光纜、光纖復合架空地線光纜。強電場合，比如說電力和鐵路通信系統，或者是跨越復雜地形、大江大河等大跨距場合時，主要使用的是全介質自承式電纜。光纖復合地線是在電力輸送地線中包含供通信用的光纖單元。它是通過復合在地線中的光纖來傳遞信息，也是作為輸電線路的防雷線，保護輸電導線免遭雷電襲擊。這兩種電纜都是利用電力桿路來架設的，需要光纜能實現耐腐蝕、大跨度。因此，對這種光纖的機械性能測試是非常重要的。

1.重力機械性能

光纜無論在制造、運輸、施工，還是在使用的過程中，都會受到各種各樣、不同程度的外機械力的作用，使得其傳輸的性能、使用壽命會發生變化。這些外力的作用狀態大致有：壓扁、拉伸、振動、彎曲、扭轉等幾種常見方式。

根據實際的鋪設、維修等使用情況以及實際環境條件的限制，需要對光纜的機械性能做出一定的要求。如果在使用過程中，光纜受到的張力很大，當超過了自身的極限值時，光纜很有可能會失去原有的功能，甚至是出現斷裂現象。在光纖的安裝或者維修過程中，光纜還會在外力的作用下，加上光纜自身的脆性，使得光纖受損，影響其的功能發揮。

2.重力機械性能對光纜產品研發的影響測試

2.1壓扁

鑒定光纜的抗壓性能是壓扁試驗的主要目的。試驗期間光纜內的光纖不被破壞，且應該保證衰減變化的數值在合理的范圍內。壓扁試驗的程序是：將試驗樣品放置于水平的鋼制基板和可移動的鋼制平板之間，利用重型工具在不同的負荷量下對其進行擠壓。施加的負荷是在三個不同的區域上，持續時間超過1min，間隔超過500s，在擠壓5min后測試衰減變化。

2.2拉伸

在光纜的一定拉伸范圍內進行試驗，檢驗出性能衰減和和光纖應變在光纜上的負載的函數關系，叫做拉伸試驗。這是一種非破壞性的試驗。具體的步驟如下：在拉伸裝置的兩端，固定和夾持試驗光纜，防止光纜中的元件發生縱向滑動；然后將試驗光纖和光學監測裝置連接起來，完成安裝。接下來，按照5mm/min-10mm/min的拉伸速度，連續不間斷的拉伸光纖的負荷至一定的標準值，并在此保持1min以上時間，每次都記錄下相應拉伸負荷下的衰減變化和光纖應變數據。最后，將所有的數據計算、繪制出拉伸負荷和衰減變化、光纖應變的函數關系，分析光纜的機械性能。

2.3反復彎曲

測定光纜抗反復彎曲性能是此試驗的主要目的。能夠測定出光纜的物理損傷或者試驗樣品的衰減增加是此試驗的結論要求。具體程序如下：光纜試驗樣品一定要按照規定截取長度，然后將其固定在特定的試驗裝置上。試驗樣品從垂直的位置彎曲到右側的極限位置，2秒之后將樣品彎曲到左側的極限位置，之后再返回到初始位置，形成一次循環的、反復彎曲的過程。彎曲的變化速度應該維持在2秒一次的循環時間內，按照試驗的規定要求，對彎曲的角度、循環的次數、重物的質量和彎曲的半徑進行特定規劃。每一次循環后都需要記錄下當時的光纜性能是否變化，變化值是多少等數據。

2.4扭轉

測定光纜的抗扭轉性能需要對光纜進行扭轉實驗。試驗要求在合理的、有效的范圍內，測出樣品的物理損傷或者是衰減的增加值。將按照規定截取有效長度的光纜試驗樣品，然后在試驗裝置的固定夾頭一端夾持住光纜樣品，另一端則通過連接器或者其他端接件固定在能夠轉動的夾頭上。按照規定的要求，讓處于起始位置的光纜進行一定時間的順時針旋轉，然后再在同樣的時間內進行逆時針旋轉，最后回到起始位置。這個完整的過程就是一個循環周期。

3.測試原理

3.1光纖衰減

光纖的衰弱是指光電信號沿著光纖傳輸時，光功率的損耗。衰減表明了光纖對光能的傳輸損耗，是光纖的一個重要參數。光纖衰減的重要作用主要體現在對光纖質量的評定和和對光通信系統的中繼距離的確定。光纖傳輸特性的主要參數就是指光纖在其工作波長下的衰減系數。截斷法、插入法、后向散射法是用于測量光纖損耗的三種主要方法。

3.2光纖應變

光纖應變的定義是指光纖在受到外力拉伸的時候，單位長度的光纖所發生的伸長量變化。光纖的伸長量并不能用具體的長度測量儀器進行測量，因為它是被包容在光纜之中的。因此，只能變相的采用測量光纖傳輸中的正弦調制光信號的變化值的方法，進一步算出光纖長度的變化。

3.3光纜應變

光纜應變的測量，在拉伸試驗中，是在水平部分的試驗光纜樣品外護套上進行的，可以直觀的測量試驗的數據。試驗裝置中的兩個輪式位移光柵傳感器可以通過調節支架對試驗樣品進行固定，儀表部分主要是處理傳感器輸送過來的信號，轉換后送往計算機進行處理或繪制成應變測試圖像。

3.4光纖色散

光纖中傳輸的信號是由不同頻率、不同信號能量的模式成分組成的。因為速度的不同而產生不同速度的傳輸信號，導致在信號傳輸過程中的波形失真現象。這種脈沖展寬的物理現象叫做色散。測試的過程可以通過測量同一正弦調制信號在不同波長下的相移得出群延時和波長的關系，進而計算出色散系數。

4.結論

重量輕、容量大、傳輸距離遠、不容易受電磁干擾等是光纖通信的有點，也是其被廣泛應用的主要原因。目前，國內通信行業的主干線路，基本上采用的都是光纖運輸。光纖的運用也能夠滿足電力部門對通信的需求。對于這些可能會對光纜產品造成影響的重力機械，應該深入的研究，并制定出相應的措施來防御。而且因為光纖自身的特殊屬性，對架設的條件、光纜的機械性能都有一些更高的要求。因此，準確、快速的對光纜性能進行測試，并采取措施改善并運用，是光纜行業的當務之急。這也對光纜的研發和生產提出了更高的要求。 [科]

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